(57)【要約】  コンタクト部材によるセンサ素子の保持とセンサ素子とコンタクト部材との電気的導通の確保とが安定的に行えるガスセンサを提供する。センサ素子と、センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することでセンサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、を備えるガスセンサにおいて、コンタクト部材が、センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、第１の当接部の先端部分が、センサ素子と点接触または線接触しつつセンサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部であるようにする。
2011055602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ素子と、
前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、
を備えるガスセンサであって、
前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子と点接触または線接触しつつ前記センサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部である、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
センサ素子と、
前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、
を備えるガスセンサであって、
前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部は前記センサ素子との接触状態に応じて弾性変形するように設けられてなる、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
センサ素子と、
前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、
を備えるガスセンサであって、
前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、片持ち梁状に設けられてなり、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部の前記先端部分が前記センサ素子との接触状態に応じて変位する、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
センサ素子と、
前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、
を備えるガスセンサであって、
前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する板バネとして設けられた第１の当接部であり、
前記コンタクト部材は、前記板バネの復元力によって前記センサ素子を保持する、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガスセンサであって、
前記センサ素子保持部材が導電性を有してなり、
前記第１の当接部が前記複数の当接部のうちの一部であり、
前記第１の当接部を接点として前記センサ素子保持部材と前記センサ素子とを電気的に導通させてなる、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載のガスセンサであって、
前記複数の当接部が２つの当接部であり、
前記２つの当接部の一方である前記第１の当接部の方が、他方である第２の当接部よりも、前記挿入口の奥側に位置する、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子と点接触または線接触しつつ前記センサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部である、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材。
【請求項８】
ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部は前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて弾性変形するように設けられてなる、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材。
【請求項９】
ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、片持ち梁状に設けられてなり、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部の前記先端部分は前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて変位する、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材。
【請求項１０】
ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する板バネとして設けられた第１の当接部であり、
前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において、前記コンタクト部材は、前記板バネの復元力によって前記センサ素子を保持する、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のコンタクト部材であって、
前記センサ素子保持部材が導電性を有してなり、
前記第１の当接部が前記複数の当接部のうちの一部であり、
前記第１の当接部は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態においては前記センサ素子保持部材と前記センサ素子とを電気的に導通させる接点となる、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンタクト部材であって、
前記複数の当接部が２つの当接部であり、
前記２つの当接部の一方である前記第１の当接部の方が、他方である第２の当接部よりも、前記挿入口の奥側に位置する、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材。
【請求項１３】
ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子と点接触または線接触しつつ前記センサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部である、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材用のセンサ素子保持部材。
【請求項１４】
ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて弾性変形するように設けられてなる、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材用のセンサ素子保持部材。
【請求項１５】
ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、片持ち梁状に設けられてなり、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、
前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて変位する、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材用のセンサ素子保持部材。
【請求項１６】
ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材であって、
前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、
前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する板バネとして設けられた第１の当接部であり、
前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において、前記コンタクト部材は、前記板バネの復元力によって前記センサ素子を保持する、
ことを特徴とするガスセンサのコンタクト部材用のセンサ素子保持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子にて被測定ガス中の所定ガス成分の濃度を測定するガスセンサに関し、特に、センサ素子をコンタクト部材に保持固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被測定ガス中の所望のガス成分の濃度を知るために、各種の測定装置が用いられている。例えば、燃焼ガス等の被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定する装置として、ジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸素イオン伝導性を有する固体電解質の層上にＰｔ電極およびＲｈ電極を形成したセンサ素子を有するガスセンサ（ＮＯｘセンサ）が公知である（例えば、特開２００６−２８４２２３号公報（特許文献１）参照）。【０００３】
このようなガスセンサのセンサ素子は、電圧の印加、検出信号の取り出し、およびヒーター部への電力の供給等のために、通常、表面に複数の電極端子を有している。また、ガスセンサは、センサ素子を挿嵌保持するハウジングを有するコンタクト部材を備える。コンタクト部材は、金属端子から成る複数の保持部材と、保持部材に接続され、センサ素子と外部との電気的導通を図る複数のリード線と、センサ素子が挿入される挿入口とを備えている。ガスセンサにおいては、センサ素子が挿入口に挿入された状態で、保持部材と電極端子とが接触するようにコンタクト部材がセンサ素子を保持することで、センサ素子と外部との電気的導通を得ている。例えば、保持部材に、センサ素子および電極端子との接触部として、センサ素子が挿入された状態で電極端子の側を向く複数の凸部を設けておき、外側からの付勢（コンタクト部材の締め付け）により該凸部に弾性変形を生じさせてセンサ素子の保持と導通の確保とを行うガスセンサがすでに公知である（例えば、特開２００２−１６８８２４号公報（特許文献２）参照）。【０００４】
特開２００２−１６８８２４号公報（特許文献２）に開示されている態様にてセンサ素子の保持および電気的導通の確保を行う場合、外部からの付勢に伴う、電極端子との接触部となる凸部の弾性変形は、非接触時に比して電極端子との接触面積が増大する態様にて生じる。この場合、接触面積が大きくなるほど接触部における面圧が減少することや、接触部に不導体膜が形成されることなどにより、接点不良を生じやすいという問題がある。また、そもそも当該凸部は弾性領域（弾性変形による変形範囲）が小さいため、塑性変形が生じやすいという問題もある。塑性変形が生じてしまうと、弾性変形時よりも接触部における面圧が小さくなるため、やはり接点不良が生じやすくなる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コンタクト部材によるセンサ素子の保持とセンサ素子とコンタクト部材との電気的導通の確保とが安定的に行えるガスセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様では、センサ素子と、前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、を備えるガスセンサにおいて、前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子と点接触または線接触しつつ前記センサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部であるようにした。
【０００７】
本発明の第２の態様では、センサ素子と、前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、を備えるガスセンサにおいて、前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、前記第１の当接部は前記センサ素子との接触状態に応じて弾性変形するように設けられてなるようにした。
【０００８】
本発明の第３の態様では、センサ素子と、前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、を備えるガスセンサにおいて、前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、片持ち梁状に設けられてなり、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、前記第１の当接部の前記先端部分が前記センサ素子との接触状態に応じて変位するようにした。
【０００９】
本発明の第４の態様では、センサ素子と、前記センサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材と、を備えるガスセンサにおいて、前記コンタクト部材が、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する板バネとして設けられた第１の当接部であり、前記コンタクト部材は、前記板バネの復元力によって前記センサ素子を保持するようにした。
【００１０】
本発明の第５の態様では、第１ないし第４のいずれかの態様に係るガスセンサにおいて、前記センサ素子保持部材が導電性を有してなり、前記第１の当接部が前記複数の当接部のうちの一部であり、前記第１の当接部を接点として前記センサ素子保持部材と前記センサ素子とを電気的に導通させてなるようにした。
【００１１】
本発明の第６の態様では、第５の態様に係る記載のガスセンサにおいて、前記複数の当接部が２つの当接部であり、前記２つの当接部の一方である前記第１の当接部の方が、他方である第２の当接部よりも、前記挿入口の奥側に位置するようにした。
【００１２】
本発明の第７の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子と点接触または線接触しつつ前記センサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部であるようにした。
【００１３】
本発明の第８の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、前記第１の当接部は前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて弾性変形するように設けられてなるようにした。
【００１４】
本発明の第９の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、片持ち梁状に設けられてなり、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、前記第１の当接部の前記先端部分は前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて変位するようにした。
【００１５】
本発明の第１０の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子を挿入口にて挿嵌保持することで前記センサ素子との電気的接続を得るコンタクト部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部をそれぞれに有する複数のセンサ素子保持部材を備えており、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する板バネとして設けられた第１の当接部であり、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において、前記コンタクト部材は、前記板バネの復元力によって前記センサ素子を保持するようにした。
【００１６】
本発明の第１１の態様では、第７ないし第１０の態様のいずれかに係るコンタクト部材において、前記センサ素子保持部材が導電性を有してなり、前記第１の当接部が前記複数の当接部のうちの一部であり、前記第１の当接部は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態においては前記センサ素子保持部材と前記センサ素子とを電気的に導通させる接点となるようにした。
【００１７】
本発明の第１２の態様では、第１１の態様に係るコンタクト部材において、前記複数の当接部が２つの当接部であり、前記２つの当接部の一方である前記第１の当接部の方が、他方である第２の当接部よりも、前記挿入口の奥側に位置するようにした。
【００１８】
本発明の第１３の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を有する第１の当接部であり、前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子と点接触または線接触しつつ前記センサ素子に対して弾性力を作用させる自由端部であるようにした。
【００１９】
本発明の第１４の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、前記第１の当接部は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて弾性変形するように設けられてなるようにした。
【００２０】
本発明の第１５の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、片持ち梁状に設けられてなり、線状または点状の先端部分を自由端部として有する第１の当接部であり、前記第１の当接部の前記先端部分は、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において前記センサ素子との接触状態に応じて変位するようにした。
【００２１】
本発明の第１６の態様では、ガスセンサ用のセンサ素子が挿嵌保持される挿入口を有するコンタクト部材に用いるセンサ素子保持部材において、前記センサ素子と接する複数の当接部を備え、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部が、線状または点状の先端部分を自由端部として有する板バネとして設けられた第１の当接部であり、前記センサ素子が前記挿入口に挿嵌保持された状態において、前記コンタクト部材は、前記板バネの復元力によって前記センサ素子を保持するようにした。
【００２２】
本発明の第１ないし第１６の態様によれば、コンタクト部材によってセンサ素子をより安定的に保持することができる。
【００２３】
特に、本発明の第５、第６、第１１、および第１２の態様によれば、センサ素子と、ガスセンサに備わる電極端子との導通を、より安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガスセンサ１００の組み立て時の様子を示す図である。
【図２】センサ素子１の外形を示す斜視図である。
【図３】挿入口２３の側からみたコンタクト部材２０を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る保持部材２１の上面図と側面図とを対応させて示す図である。
【図５】保持部材２１が組み込まれたコンタクト部材２０の挿入口２３にセンサ素子１が挿入された状態を示す部分側断面図である。
【図６】保持部材２１における、当接部３４とセンサ素子１との接触態様を、従来のガスセンサが備える保持部材の場合と対比して示す側断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る保持部材１２１の上面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る保持部材２２１の側面図である。
【図９】変形例に係る保持部材３２１における当接部３３４とセンサ素子１との接触態様を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜ガスセンサの概略構造＞
はじめに、以降において詳述する本発明の各実施の形態に共通するガスセンサ１００について説明する。
【００２６】
ガスセンサ１００は、測定対象とするガス（被測定ガス）中の所定のガス成分（対象ガス成分）を検出し、さらにはその濃度を測定するためのものである。図１は、ガスセンサ１００の組み立て時の様子を示す図である。図１（ａ）が組み立て前の様子を示し、図１（ｂ）が、組み立て後の様子を示している。
【００２７】
ガスセンサ１００は、ガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０とが一体化された構造を有する。ガスセンサ本体１０は、ガス検出部であるセンサ素子１と、センサ素子１を収容する収容部材２とを備える。一方、コンタクト部材２０は、複数のセンサ素子保持部材（以下、単に保持部材と称する）２１と、該保持部材２１に接続されたリード線２２と、保持部材２１を介してセンサ素子１を挿入口２３に挿嵌保持するハウジング２４とを主として備える。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、コンタクト部材２０に備わるハウジング２４の挿入口２３にガスセンサ本体１０に備わるセンサ素子１が挿入され、かつ、ハウジング２４において保持部材２１を介してセンサ素子１が保持されることで、ガスセンサ１００は一体化されてなる。本実施の形態においては、このようにガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０とを一体化させてガスセンサ１００を得ることを、「ガスセンサ１００を組み立てる」と称し、これを実現するための一連の処理動作を「ガスセンサ１００の組み立て」などと称する。
【００２９】
図２は、センサ素子１の外形を示す斜視図である。センサ素子１は、それぞれがジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸素イオン伝導性の固体電解質からなる複数の層が積層された構造を有する。また、センサ素子１の表裏面には、電圧の印加、検出信号の取り出しおよびヒーター部への電力の供給等のために、複数の電極端子１ａを備える。なお、図２においては片面に４つの電極端子１ａが設けられたセンサ素子１を図示している（裏面側の電極端子１ａの図示は省略）が、これはあくまで例示であって、電極端子１ａの個数は、センサ素子１の構造に応じて適宜に定められてよい。また、センサ素子１は、電極端子１ａが設けられた側の先端面１ｓに、基準ガスを導入するガス導入口３を有し、他方端部には、図示しない被測定ガス導入口を備える。
【００３０】
係るセンサ素子１は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工および電極および配線パターン印刷などを行った後に、それらを積層して所定の大きさにカットし、得られた積層体を焼成することによって製造される。ガスセンサ１００においては、センサ素子１に被測定ガスが導入された際に、内部に設けられた所定の電極間に被測定ガス中の対象ガス成分の存在量に応じた電流が流れることを利用して、対象ガス成分が検出される。
【００３１】
図３は、挿入口２３の側からみたコンタクト部材２０を示す図である。図３に示すように、ハウジング２４は、互いに対向配置された一対のハウジング部材２４ａからなる。これらのハウジング部材２４ａは、略同一の断面形状を有しており、両者の間に挿入口２３となる断面視矩形状の空間が形成されるように、互いに離間して設けられる。換言すれば、それぞれのハウジング部材２４ａは、内部に空間を有する、断面視矩形状のハウジングを、２分割した形状を有するものであるともいえる。また、それぞれのハウジング部材２４ａは、挿入口２３の内部側から図面視上下方向へと向かう外力を受けることで、その先端部近傍（挿入口２３の端部近傍）が所定範囲内で上方もしくは下方に偏位するように構成されてなる。ガスセンサ１００の組み立て前の状態においては、２つのハウジング部材２４ａの端部に隙間２４ｂが設けられる。
【００３２】
さらに、コンタクト部材２０は、金属製材料からなり、筒状に形成された固定金具２５と、センサ素子１の固定時に、固定金具２５をセンサ素子１側へ付勢する押圧ばね２６と、外周を加締めることにより押圧ばね２６を圧縮変形させる加締めリング２７と、内部にリード線２２を気密に挿通する態様で形成されたグロメット２８（図１）とをさらに備える。ここで固定金具２５は、筒状のほか四角形等の多角形状であってもよい。
【００３３】
センサ素子１がハウジング２４の挿入口２３に挿入された状態で、加締めリング２７が加締められ、これにより変形した押圧ばね２６が固定金具２５を付勢すると、固定金具２５が図３の上下方向に圧縮変形を受ける。これによりハウジング２４の挿入口２３の間隔が狭められ、上下のハウジング部材２４ａに備わる保持部材２１がそれぞれにセンサ素子１を付勢しつつ保持する状態が実現される。係る状態は、換言すれば、２つのハウジング部材２４ａに設けられた複数対の保持部材２１によって、センサ素子１を２方向から挟持する状態であるともいえる。これにより、センサ素子１がコンタクト部材２０に保持固定された状態が実現される。また、その際、保持部材２１と電極端子１ａとが接触するので、保持部材２１に接続されたリード線２２を介して、センサ素子１と外部との電気的導通が図られる。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
以降、本発明に係るガスセンサにおいて特徴的な構成要素である保持部材の、構造の詳細と、保持部材によるセンサ素子の保持態様および保持部材と電極端子との接触態様とについての、種々の実施の形態を、順次に説明する。
【００３５】
図４は、第１の実施の形態に係る保持部材２１の上面図と側面図とを対応させて示す図である。図５は、保持部材２１が組み込まれたコンタクト部材２０の挿入口２３にセンサ素子１が挿入された状態を示す部分側断面図である。なお、図５においては上下１対の保持部材２１を通る断面を示しているが、実際には、コンタクト部材２０は複数対の保持部材２１を備える。例えば、図３に示したように、上下のハウジング部材２４ａに４つずつ、つまりは上下４対の保持部材２１が備わるのがその一例である。以下の説明は、これら全ての保持部材２１に該当する。
【００３６】
保持部材２１は、図４および図５においては図面視左右方向に延在する長尺薄板状の（帯状ともいえる）基部３０に沿って、第１掛着部３１と、第２掛着部３２と、圧着部３３と、当接部３４とを有する。保持部材２１は、導電性金属の薄板を打ち抜きおよび曲げ加工することにより作製される。例えば、Ｎｉメッキを施したＳＵＳなどによって作製することができる。
【００３７】
第１掛着部３１と第２掛着部３２とは、いずれも、コンタクト部材２０の組み込み時に、保持部材２１をハウジング部材２４ａに固定させる機能を有する。第１掛着部３１は、保持部材２１の一方端部（図４および図５においては左端部）に備わる、基部３０から連続する側面視略Ｃ字型の部位である。一方、第２掛着部３２は、基部３０から垂直に（図４および図５においては上下方向に）突出した、側面視略Ｕ字型に折曲された先端部３２ａを有する部位である。
【００３８】
コンタクト部材２０の組み込み時、第１掛着部３１は、図５に示すようにハウジング部材２４ａの一方端部（図５における左端部）に備わる第１被掛着部２４１に掛着される。それゆえ、第１掛着部３１と第１被掛着部２４１とは、係る掛着状態が良好に保持されるよう、互いの形状が定められてなる。すなわち、第１掛着部３１は、第１被掛着部２４１の側断面形状に沿った形状を有するように加工されてなる。なお、図５に示すハウジング部材２４ａにおいては、第１被掛着部２４１が側断面視突起状に形成されているが、これは必須の態様ではない。これに代わり、ハウジング部材２４ａの端部全体が第１被掛着部２４１とされており、該端部に第１掛着部３１が掛着される態様であってもよい。
【００３９】
一方、第２掛着部３２は、図５に示すようにハウジング部材２４ａの一方面側から挿嵌され、先端部３２ａがその弾性力によってハウジング部材２４ａの反対面側に設けられた凹部である第２被掛着部２４２を付勢することよって掛着される。
【００４０】
このような態様にて第１掛着部３１と第２掛着部３２とがハウジング部材２４ａに掛着されることにより、保持部材２１は基部３０の当接面３０ａがハウジング部材２４ａに当接する態様にてハウジング部材２４ａに固定される。
【００４１】
圧着部３３は、保持部材２１の第１掛着部３１とは反対側の端部（図５における右端部）に備わる、リード線２２を保持部材２１に接合固定するための部位である。圧着部３３は、それぞれが基部３０から連続するとともに基部３０に垂直な平板である１対の圧着板３３ａ、３３ｂを備えている。コンタクト部材２０の組み込み時には、グロメット２８を嵌通させたリード線２２の端部を圧着板３３ａ、３３ｂの間に介挿させた状態で、圧着板３３ａ、３３ｂの間に外力を加えて圧着板３３ａ、３３ｂをリード線２２に圧着させることにより、リード線２２が保持部材２１と固定される。
【００４２】
当接部３４は、コンタクト部材２０にセンサ素子１が保持されるときにセンサ素子１と直接に接する部位である。また、当接部３４は、センサ素子１に設けられた電極端子１ａとの間で電気的導通を得る接点としても機能し得る。
【００４３】
当接部３４は、基部３０の一部に設けた上面視矩形状の切り込み部分を、先端部分３４ｅが当接面３０ａとは反対側に突出する態様にて設けられてなる。すなわち、当接部３４は、先端部分３４ｅが自由端部となった片持ち梁状に設けられてなる。併せて、当接部３４は、基部３０の側を固定端とし、センサ素子１が固定される際にセンサ素子１に対して復元力（弾性力）を作用させる、板バネとして機能する。なお、確認的にいえば、先端部分３４ｅは図４および図５においては点で表されているが、実際には、図面に垂直な方向に延在する線状の部位である。
【００４４】
図４および図５に示す場合においては、１つの保持部材２１に２つの当接部３４が設けられている。以下、挿入口２３の端部から遠い側（挿入口２３の奥側）の当接部３４を第１当接部３４ａと称し、挿入口２３の端部から近い側（挿入口２３の手前側）の当接部３４を第２当接部３４ｂと称する。係る場合においては、２つの当接部３４のうち、少なくとも第１当接部３４ａが、センサ素子１を保持する役割に加えて、センサ素子１の電極端子１ａとの間で電気的導通を得る接点としての役割をも果たすように、センサ素子１における電極端子１ａの形成態様と、保持部材２１における当接部３４の配置態様とが定められるのが好適な一例である。なお、さらに多くの当接部３４を備える態様であってもよい。
【００４５】
図６は、本実施の形態に係るガスセンサ１００が備える保持部材２１における、当接部３４とセンサ素子１との接触態様を、従来のガスセンサが備える保持部材の場合と対比して示す側断面図である。図６（ａ）が本実施の形態における接触態様を示しており、図６（ｂ）は、凸状の当接部１０３４を有する従来の保持部材を用いた場合の接触態様を示している。いずれも、図中の矢印ＡＲよりも左側がセンサ素子１の挿入時の様子を示し、右側がセンサ素子１の固定時の様子を示している。
【００４６】
本実施の形態に係るガスセンサ１００においては、センサ素子１が挿入口２３に挿入された後、加締めリング２７が加締められることによってセンサ素子１がハウジング２４に固定される。より具体的には、上下両側のハウジング部材２４ａに備わる保持部材２１の当接部３４から受ける弾性力（板バネの復元力）のバランスによって、センサ素子１が保持固定される。また、図６（ａ）に示すように、センサ素子１が挿入された後、保持固定されるまでの間、当接部３４においてセンサ素子１と接するのは、自由端部である先端部分３４ｅだけである。すなわち、先端部分３４ｅとセンサ素子１とは、センサ素子１が挿入され、保持固定される間、略線接触の状態を保っている。別の見方をすれば、片持ち梁の自由端部に相当する先端部分３４ｅが、センサ素子１との接触状態に応じて変位しているともいえる。
【００４７】
一方、図６（ｂ）に示す従来のガスセンサの場合、当接部１０３４から弾性力を受けることでセンサ素子１が保持固定される点は本実施の形態と同様であるが、仮にセンサ素子１の挿入時に当接部１０３４がその頂点部１０３４ａにおいてセンサ素子１の表面と線接触の状態にあったとしても、その後の固定時においては接触範囲が広がって面接触の状態となる。
【００４８】
一般に、接触部分の面積が小さいほど接触部分に作用する圧力（面圧）は大きくなるので、同じように加締めリング２７を加締めた場合であっても、本実施の形態に係るガスセンサ１００においては、従来よりも高い保持力にてセンサ素子１を保持できることになる。
【００４９】
また、電極端子１ａの材質によっては、電極端子１ａの保持部材との接触部分に、電極端子１ａを構成する金属の表面酸化膜である不導体膜が形成されることがある。従来のように、接触部分における面圧が小さい場合、接触部分の位置ズレが生じやすいために、接触部分が変わるたびに当該部分において新たに不導体が形成されるため、結果として、接点不良が起こりやすくなる。これに対して、本実施の形態に係る保持部材２１を用いた場合には、当接部３４において安定的にセンサ素子１が保持されるために、このような不導体の形成は抑制される。従って、本実施の形態に係る保持部材２１を用いることで、従来よりも接点不良の発生が低減される。
【００５０】
また、本実施の形態の場合、当接部３４は基部３０の側へと向かう変形を受けるのみであり、最大に変形したとしても当接部３４は基部３０と平行になるのみであるので、常に弾性領域（弾性変形による変形範囲）の範囲内で変形することとなる。
【００５１】
これに対して、図６（ｂ）においては図示を簡略化しているが、従来の場合、当接部１０３４に上下方向から加わる力の程度によっては、当接部１０３４が塑性変形をしてしまう場合がある。塑性変形が生じると、センサ素子１を保持する力が弱まってしまうため、結果として、接点不良が生じやすくなることになる。
【００５２】
両者を対比すると、本実施の形態の方が、従来よりも安定的にセンサ素子１を保持することができ、結果として、電極端子１ａとの間でより安定的に導通を得ることができるといえる。
【００５３】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、保持部材の当接部を、センサ素子と略線接触の状態にて接する、片持ち梁状の板バネとして機能するように形成し、挿入口に挿入されたセンサ素子を、該板バネの復元力を利用して保持するようにすることで、センサ素子をより安定的に保持することができるとともに、電極端子との導通をより安定的に得ることができる。
【００５４】
＜第２の実施の形態＞
図７は、第２の実施の形態に係る保持部材１２１の上面図である。図７に示す保持部材１２１においては、当接部１３４の上面視三角形状の切り込み部分が、第１の実施の形態に係る保持部材２１の当接部３４と同様に、片持ち梁状の板バネとして機能する。係る場合、センサ素子１が保持固定される状態においては、自由端部である先端部分１３４ｅとセンサ素子１とは略点接触の状態を保つこととなる。係る保持部材１２１は、第１の実施の形態に係る保持部材２１よりもさらに大きな面圧でセンサ素子１と接触することになる。よって、第１の実施の形態よりもさらに高い保持力にてセンサ素子１を保持できる。
【００５５】
＜第３の実施の形態＞
図８は、第３の実施の形態に係る保持部材２２１の側面図である。図８に示す保持部材２２１においても、第１の実施の形態と同様に、２つの当接部２３４（第１当接部２３４ａおよび第２当接部２３４ｂ）を有するが、センサ素子１の電極端子１ａと接する第１当接部２３４ａのみが、第１の実施の形態に係る当接部３４と同一の形状を有し、第２当接部２３４ｂは、凸状に形成されてなる。
【００５６】
このような形態を有する保持部材２２１の場合も、電極端子１ａとの接点として機能する第１当接部２３４ａにおいては、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。よって、第２当接部２３４ｂを、センサ素子１を保持するに十分な弾性力を作用させることができるように形成しておけば、本実施の形態に係る保持部材２２１を用いる場合であっても、十分な保持力と安定した導通の確保とを得ることが可能である。
【００５７】
なお、２つよりも多くの当接部２３４を備える場合においては、第１当接部２３４ａと同じ形状を有する当接部２３４と、第２当接部２３４ｂと同じ形状を有する当接部２３４とを、適宜の位置に適宜の数だけ備えるようにすればよい。
【００５８】
＜変形例＞
図９は、変形例に係る保持部材３２１における当接部３３４とセンサ素子１との接触態様を示す側断面図である。なお、保持部材３２１が備える第１の実施の形態に係る保持部材２１と同様の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。また、図９においては図示を省略するが、保持部材３２１は、第１の実施の形態に係る保持部材２１と同様の圧着部３３を有する。
【００５９】
保持部材３２１においては、基部３０の一部に設けた上面視矩形状の切り込み部分を、第１の実施の形態に係る保持部材２１とは反対の側に突出させる態様にて、当接部３３４が設けられてなる。すなわち、当接部３３４は、片持ち梁状の板バネとして機能する点では、第１の実施の形態に係る保持部材２１の当接部３４と同じであるが、板バネの復元力を作用させる向きが第１の実施の形態の場合とは反対になっている。
【００６０】
保持部材２１に代えて保持部材３２１が組み込まれたコンタクト部材２０を用いる場合は、図９に示すように、センサ素子１の上下両側に位置する当接部３３４の先端部分３３４ｅがそれぞれ、ハウジング部材２４ａの挿入口２３側の表面２４ｓに対し付勢する。そして、その際の抗力が、センサ素子１に上下方向から当接する基部３０を介してセンサ素子１に作用することで、センサ素子１の固定が実現される。この場合、基部３０自体が接点となって電極端子１ａとの間で電気的導通が得られることになる。
【００６１】
係る場合も、当接部３３４の変形が弾性領域の範囲内のものである点は第１の実施の形態と同様であるので、高い面圧にてセンサ素子１を保持固定することができる。特に、センサ素子１の電極端子１ａが備わる位置に対応させて当接部３３４を設けた場合には、当該位置においてより大きな面圧が作用するので、基部３０と電極端子１ａとの電気的導通をより確実なものとすることができる。また、第１の実施の形態に比して、挿入口２３へのセンサ素子１の挿入が容易であるという利点もある。
【図１】
2011055602.tif 000003
【図２】
2011055602.tif 000004
【図３】
2011055602.tif 000005
【図４】
2011055602.tif 000006
【図５】
2011055602.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011055602.tif 000009
【図８】
2011055602.tif 000010
【図９】
2011055602.tif 000011
【国際調査報告】
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2011055602.tif 000013
2011055602.tif 000014
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